淺談轉播臺UPS電池的使用與維護

浙江省淳安廣播轉播臺 方長富

淺談轉播臺UPS電池的使用與維護

浙江省淳安廣播轉播臺 方長富

本文以淳安轉播臺在線式UPS備份電源為例，簡要介紹了UPS電池的供電原理，總結日常的使用和維護經驗，供大家學習借鑒。

UPS電池；供電；維護保養

一、前言

隨著媒體競爭全面升級提速，為廣播提供安全可靠的運行環境越來越受到業內人士的重視。為降低臺外停播率，2010年，淳安轉播臺在浙江省中波發射管理中心的指導下，順利實施了UPS備份電源改造專項工程。據有關資料統計，UPS設備年均故障率為2%，對于轉播臺來說，2%的故障率就意味著100%的事故。因為一旦外電中斷，而UPS設備又不能及時提供電能，廣播信號無法正常發射，將給安全播出帶來極大的威脅。因此，正確使用和維護好UPS，是我們技術工作者需要認真學習和解決的問題。

二、UPS電池的基本原理

1.電池充電

在UPS實際使用中，電池充電分為初充電，浮充電，均衡充電等幾種。初充電是指新電池的首次充電，目的在于使電池在裝配過程中被氧化的極板活性物質還原，增加活性物質含量，提高電池的放電性能；而浮充電情況下，電池組與電源并聯連接到負載上，當交流電源正常時，它將交流電整流為直流電后，一方面給蓄電池充電，一方面直流電逆變轉換為交流電為負載供電。當交流電源中斷時，蓄電池的直流電立即逆變轉換為交流電給負載供電，以保證供電的連續性；電池在使用的過程中，往往會產生比重、容量、電壓等不均衡現象，導致電池組輸出電壓過低，輸出電量過小，為此，對電池組進行過充電，使電池組中的每個單電池都處于充足電狀態，這一充電過程稱為均衡充電(簡稱均充）。例如當電池組浮充電壓偏低或電池放電后或電池組容量不足時，需要對電池組進行均充，合適的均充電壓和均充頻率是保證電池長壽命的基礎。如果電池深放電后，不管是采用浮充電壓還是采用均充電壓，均應注意限流，防止充電電流過大損壞電池造成事故。

2.電池的容量

(1)容量概念

蓄電池在一定條件下所能給出的電量稱為蓄電池的容量，通常以符號C表示，C=放電電流(A)×放電時間(H)，單位為安培小時，簡稱安時(AH)。在實際使用中，我們尤為關注的是電池的額定容量和實際容量。所謂額定容量是指按照國際或國家及相關部門頒布的標準，保證電池在一定條件下應該放出的最低限度的容量；而實際容量是指電池在一定條件下實際能輸出的容量。據我臺UPS實際運行情況得知，實際容量往往大于額定容量。

(2)電池容量的選擇與供電時間的計算

在選配UPS電源時，如何選擇合適的UPS容量是我們首要考慮的問題，若選擇不當，通常會出現以下兩種情況，一是容量過小，即所謂小馬拉大車，很可能會造成設備的損壞；另一種情況是容量過大，造成資金的浪費。因此，正確地選擇UPS容量對轉播臺安全播出工作來說有十分重要的意義。

通常情況下，UPS容量選擇應考慮實際負載情況，根據公式P=∑Pi/f

即實際所有負載的總和∑Pi，再除以功率因數f，f=0.6-0.8，可得到實際負載容量P。以我臺為例，共有兩個頻率的節目要保證安全播出，即浙江之聲(1134KHZ)和中國之聲(540KHZ)，那么同時要使用兩臺標稱功率1KW的發射機，收訊系統和自動化監控系統也要保證長時間不間斷運行，再加上一些周邊設備，實際使用負載估算為5KW，根據上述公式可得實際負載容量為7KW，所以我臺選定的UPS型號為PAL-10KL33，容量為10KVA/8KW，電池型號為DP12-150，即容量為150AH。在這里要說明下“W”和“VA”的區別，1千瓦以內的小容量UPS一般都用“W”表示容量，容量在1KVA～500KVA的UPS都用VA而不是W來表示容量，W=VA×功率因數，功率因數在0～1之間。

UPS電池最大放電電流以及供電時間的計算要依據以下公式：

最大放電電流(I)=UPS電源的標稱輸出功率(VA)×功率因數/電池臨界放電電壓×電池數量×UPS逆變器的效率(0.88-0.94)

至于電池的供電時間，主要受負載大小、電池容量、環境溫度、電池放電終止電壓等因素影響。一般計算UPS電池滿載供電時間，可以按以下經驗公式進行估算：

滿載供電時間(H)=12V×電池數量×電池容量(AH)/負載容量(W)

以我臺UPS電池為例：

最大放電電流(I)=10000VA×功率因數0.8/(效率0.9×臨界放電電壓10.5×電池數量32)=26.5A

滿載供電時間：

三、UPS電池的安裝和使用

1.安裝和接線

施工質量的好壞決定著日后的維護成本。UPS設備到臺后，我臺技術人員認真配合廠家完成了UPS主機和電池的安裝工作：一是對安裝過程中所需的配件及時到市場進行購置，制作合適的底盤墊架，對安裝過程中所需的工具進行絕緣處理，例如用絕緣膠帶包裹。二是按照事先定制好的工作方案，先進行電池之間的連接，再將電池組與主機相連，最后將UPS與負載相連。為保證電池的散熱效果，電池左右間距為20mm-30mm。三是合理布局，由于我臺UPS機房空間較小，對UPS主機和電池所安裝的位置進行調整，電源線沿地下線槽引入機房負載，提升美觀程度。四是在電池安裝完畢后，對電池組的總電壓測試無誤后，最終加市電，設備安全運行。淳安臺電池連線如圖1所示。

圖1 淳安臺電池連線

表1 淳安臺UPS維護保養放電登記表

2.安裝中的注意事項

UPS電池的安裝使用中應注意幾方面。一是創造可靠的運行環境。安裝位置應選擇避開熱源、陽光直射和易產生火花的地方，要配置必要的通風、照明設施、除濕和滅火裝置，保證空氣流通和環境干燥，從而降低隱患發生的危險；二是設計合理的施工方案。首先，要考慮安放電池的地面承載能力，聘請專業人員進行測量評估，切勿草草了事，憑以往經驗判斷，采取必要措施消除安全隱患。其次，采用槽鋼材料作為支架墊，不僅保證電池上下的良好通風，而且有利于日后的安裝、維護、巡檢時多方位檢查電池運行狀況。然后，電池連接線要盡可能取短，以防產生過多壓降，安裝連接前，認真做好絕緣措施，先用細絲鋼刷將極柱端子刷至出現金屬光澤，并保持連接處的清潔。最后，電池跟外接設備連接之前，使設備處于斷開狀態，并再次檢查電池的連接極性和總電壓是否正確，然后再將電池組的正極連接設備的正極，電池組的負極連接設備的負極，并緊固好連接線；三是養成良好的檢查習慣。48-72小時內，我們對電池做了首次運行檢查，即逐只檢查電池運行狀況(包括浮充、均充電壓、電流等)，尤其是檢查電池的底部是否有滲液現象。我們將環境溫度嚴格控制在15-25℃內，嚴格避免電池過充電及過放電的情況發生，以獲得較長的使用壽命。

四、UPS電池的維護保養

電池作為UPS電源重要配件，其維護工作的好壞直接影響著UPS的正常使用。電池的日常維護工作包括電池的儲存和放電等，這里主要討論我臺UPS電池維護在容量存儲和放電方面的工作經驗。

1.影響電池可靠性的因素

電池溫度影響電池的可靠性。溫度對電池的自然老化過程有很大的影響，據有關實驗數據表明，溫度每上升5攝氏度，電池壽命就下降10%，并且在線式和后備在線混合式UPS比其他種類的UPS運行時發熱量要大，由于我臺采用在線式UPS，所以我們嚴格控制電池的環境溫度。我臺在電池柜后側放置溫度計，配電房配備空調，安排專人負責UPS系統設備的衛生清理和環境溫度的監測，根據溫度計示數的變化，將環境溫度做相應的調整，保證電池運行在15-25攝氏度范圍內。電池充電器影響電池可靠性。電池充電器是UPS非常重要的一部分，對電池的壽命有很大的影響。電池充電狀態比單純存儲狀態的壽命長的多，因為電池充電能延緩電池的自然老化過程，所以，我臺的UPS電池會長時間保持充電。

2.影響電池能量存儲的因素

充滿電的電池如果放置沒有使用，會因為電池內部的自放電而損失一部分能量，雖然隨著電池制作工藝的改善，這種現象得到一定的抑制，但是在存儲環境溫度過高，存儲時間較長的情況下，這種損失就會很大(如圖2所示)。

圖2 保存時間(月)溫度越高電池自放電能量越大

根據圖表可知，電池的儲藏時間越長，可供實際利用的容量越小。儲藏的溫度越高，容量降低得越快。為此，我臺的UPS放置在清潔，通風良好，溫度在15-25攝氏度的條件下，由于特殊原因沒有使用時，會在3-6個月內進行補充電，以利于電池的使用和延長壽命，并在遇到緊急斷電時保證安全播出。

3.電池的日常維護

為保證電池的使用壽命盡可能的延長，電池的日常維護也是不容忽視的。下面就淳安臺UPS電池的日常維護方法和大家交流：一是定期檢查電池的狀態。保持電池柜、支架的清潔，定期清洗連接條和連接螺絲處的氧化物，并涂以黃油，緊固松動的螺絲，保持電池連接良好，防止大電流放電時產生打火和過大的壓降，目測電池表面是否有變形或者膨脹漏液現象，檢測電池的正負極是否被氧化；二是每2-3個月檢查一次電池絕緣。每周檢查電池的總電壓，每月測量單節電池的電壓，對“落后”電池進行補充充電；三是每天觀察UPS房內的環境溫度，盡量保持環境溫度在15-25℃之間；四是由于UPS運行使用以來，外電停電次數較少，我臺技術人員會定期人為切斷市電，檢查機器逆變功能，即讓電池逆變放電一次，并測量相應的放電參數，制作維護保養放電登記表供分析使用(見表1)。

五、結束語

隨著廣電技術的迅猛發展，科技創新日新月異，UPS已日漸應用于各行各業，電池作為UPS系統的重要組成部分，它的使用與維護已經成為廣大用戶首要考慮的問題。淳安臺UPS系統經過兩年多的運行，技術指標正常準確，運行狀態穩定可靠，保障了人身安全、設備安全和安全播出。安全播出是一場沒有終點的賽跑，我們只有從思想上高度重視，不斷積累工作經驗，努力提高檢修和維護水平，才能使UPS發揮更大的作用，及時把黨和國家的聲音傳進千家萬戶。